(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多結晶シリコンの結晶配向度をＸ線回折法により評価する方法であって、
前記多結晶シリコンを板状試料とし、
ミラー指数面＜ｈｋｌ＞からのブラッグ反射が検出される位置に前記板状試料を配置し、
スリットにより定められるＸ線照射領域が前記円板状試料の主面上をφスキャンするように前記円板状試料の中心を回転中心として回転角度φで面内回転させ、
前記ミラー指数面＜ｈｋｌ＞からのブラッグ反射強度の前記板状試料の回転角度（φ）依存性を示すチャートを求め、
該チャートに現れるピークの本数で多結晶シリコンの結晶配向度を評価する、ことを特徴とする多結晶シリコンの結晶配向度評価方法。
【請求項２】
前記ミラー指数面＜ｈｋｌ＞は＜１１１＞又は＜２２０＞である、請求項１に記載の多結晶シリコンの結晶配向度評価方法。
【請求項３】
前記チャートに現れるピークの本数はＳ／Ｎ比が３以上のものがカウントされる、請求項１又は２に記載の多結晶シリコンの結晶配向度評価方法。
【請求項４】
単結晶シリコン製造用原料として用いる多結晶シリコン棒を選択するための方法であって、
前記多結晶シリコン棒は化学気相法による析出で育成されたものであり、
該多結晶シリコン棒の径方向に垂直な断面を主面とする円板状試料を採取し、
ミラー指数面＜ｈｋｌ＞からのブラッグ反射が検出される位置に前記円板状試料を配置し、
スリットにより定められるＸ線照射領域が前記円板状試料の主面上をφスキャンするように前記円板状試料の中心を回転中心として回転角度φで面内回転させ、
前記ミラー指数面＜ｈｋｌ＞からのブラッグ反射強度の前記円板状試料の回転角度（φ）依存性を示すチャートを求め、
該チャートに現れるピークの本数に応じて単結晶シリコン製造用原料として選択する、
ことを特徴とする多結晶シリコン棒の選択方法。
【請求項５】
前記ミラー指数面＜ｈｋｌ＞は＜１１１＞又は＜２２０＞である、請求項４に記載の多結晶シリコン棒の選択方法。
【請求項６】
前記チャートに現れるピークの本数はＳ／Ｎ比が３以上のものがカウントされる、請求項４又は５に記載の多結晶シリコン棒の選択方法。
【請求項７】
前記面内回転により前記円板状試料の主面上の領域をφスキャンし、該φスキャンにより得られたチャートに現れるピークの本数が前記円板状試料の単位面積当たり２４本／ｃｍ2以下である場合に単結晶シリコン製造用原料として選択する、請求項４乃至６の何れか１項に記載の多結晶シリコン棒の選択方法。
【請求項８】
前記面内回転により前記円板状試料の主面上の領域をφスキャンし、前記円板状試料の半径をＲ0（ｍｍ）としたときに、前記ピークの半値幅（度）にδＬ＝２1/2πＲ0／３６０（ｍｍ／度）を乗じて得られる値を不均質結晶粒径（ｍｍ）と定義付け、該不均質結晶粒径が何れも０．５ｍｍ未満のものを単結晶シリコン製造用原料として選択する、請求項４乃至７の何れか１項に記載の多結晶シリコン棒の選択方法。
【請求項９】
前記多結晶シリコン棒はシーメンス法で育成されたものである、請求項４乃至８の何れか１項に記載の多結晶シリコン棒の選択方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多結晶シリコンの結晶配向度を評価する方法、および、これを利用した単結晶シリコン製造用原料として用いられる多結晶シリコン棒の選択方法に関する。より具体的には、単結晶シリコンを安定的に製造するために好適な、無配向性の多結晶シリコン棒を選択するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等の製造に不可欠な単結晶シリコンは、ＣＺ法やＦＺ法により結晶育成され、その際の原料として多結晶シリコン棒や多結晶シリコン塊が用いられる。このような多結晶シリコン材料は多くの場合、シーメンス法により製造される（特許文献１等参照）。シーメンス法とは、トリクロロシランやモノシラン等のシラン原料ガスを加熱されたシリコン芯線に接触させることにより、該シリコン芯線の表面に多結晶シリコンをＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により気相成長（析出）させる方法である。
【０００３】
例えば、ＣＺ法で単結晶シリコンを結晶育成する際には、石英ルツボ内に多結晶シリコン塊をチャージし、これを加熱溶融させたシリコン融液に種結晶を漬けて転位線を消滅させ、無転位化させた後に所定の直径となるまで徐々に径拡大させて結晶の引上げが行われる。このとき、シリコン融液中に未溶融の多結晶シリコンが残存していると、この未溶融多結晶片が対流により固液界面近傍を漂い、転位発生を誘発して結晶線を消失させてしまう原因となる。
【０００４】
また、特許文献２には、多結晶シリコンロッド（多結晶シリコン棒）をシーメンス法で製造する工程中に該ロッド中で針状結晶が析出することがあり、かかる多結晶シリコン棒を用いてＦＺ法による単結晶シリコン育成を行うと、上述の不均質な微細構造によって個々の晶子がその大きさに相応して均一には溶融せず、不溶融の晶子が固体粒子として溶融帯域をとおって単結晶ロッドへと通り抜けて未溶融粒子として単結晶の凝固面に組み込まれ、これにより欠陥形成が引き起こされる旨が報告されている。
【０００５】
この問題に対し、特許文献２では、多結晶シリコン棒の長軸方向に対して垂直に切り出された試料面を研磨乃至ポリシングし、エッチング後に組織の微結晶を光学顕微鏡下でも視認できる程度にコントラストを高めて針状結晶のサイズとその面積割合を測定し、その測定結果に基づいてＦＺ単結晶シリコン育成用原料としての良否を判断する手法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭３７−１８８６１号公報
【特許文献２】特開２００８−２８５４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２に開示の手法のような光学顕微鏡下での視認による良否判断は、観察試料面のエッチングの程度や評価担当者の観察技量等に依存して結果に差が生じ易いことに加え、定量性や再現性にも乏しい。このため、単結晶シリコンの製造歩留まりを高める観点からは良否判断の基準を高めに設定しておく必要があり、結果として、多結晶シリコン棒の不良品率は高くなってしまう。
【０００８】
また、本発明者らが検討したところによれば、特許文献２に開示の手法では良品と判定された多結晶シリコン棒を用いた場合であっても、ＦＺ法による単結晶シリコンロッドの育成工程で転位が発生し結晶線が消失することがあることも判明した。
【０００９】
従って、単結晶シリコンを高い歩留まりで安定的に製造するためには、単結晶シリコン製造用原料として好適な多結晶シリコンを高い定量性と再現性で選別する技術が求められる。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、単結晶シリコン製造用原料として好適な多結晶シリコンを高い定量性と再現性で選別し、単結晶シリコンの安定的製造に寄与する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る多結晶シリコンの結晶配向度評価方法は、前記多結晶シリコンを板状試料とし、ミラー指数面＜ｈｋｌ＞からのブラッグ反射が検出される位置に前記板状試料を配置し、スリットにより定められるＸ線照射領域が前記円板状試料の主面上をφスキャンするように前記円板状試料の中心を回転中心として回転角度φで面内回転させ、前記ミラー指数面＜ｈｋｌ＞からのブラッグ反射強度の前記板状試料の回転角度（φ）依存性を示すチャートを求め、該チャートに現れるピークの本数で多結晶シリコンの結晶配向度を評価する、ことを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、前記ミラー指数面＜ｈｋｌ＞は＜１１１＞又は＜２２０＞である。
【００１３】
好ましくは、前記チャートに現れるピークの本数はＳ／Ｎ比が３以上のものがカウントされる。
【００１４】
また、本発明に係る多結晶シリコン棒の選択方法は、単結晶シリコン製造用原料として用いる多結晶シリコン棒を選択するための方法であって、前記多結晶シリコン棒は化学気相法による析出で育成されたものであり、該多結晶シリコン棒の径方向に垂直な断面を主面とする円板状試料を採取し、ミラー指数面＜ｈｋｌ＞からのブラッグ反射が検出される位置に前記円板状試料を配置し、スリットにより定められるＸ線照射領域が前記円板状試料の主面上をφスキャンするように前記円板状試料の中心を回転中心として回転角度φで面内回転させ、前記ミラー指数面＜ｈｋｌ＞からのブラッグ反射強度の前記円板状試料の回転角度（φ）依存性を示すチャートを求め、該チャートに現れるピークの本数に応じて単結晶シリコン製造用原料として選択する、ことを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、前記ミラー指数面＜ｈｋｌ＞は＜１１１＞又は＜２２０＞である。
【００１６】
好ましくは、前記チャートに現れるピークの本数はＳ／Ｎ比が３以上のものがカウントされる。
【００１７】
また、好ましくは、前記面内回転により前記円板状試料の主面上の領域をφスキャンし、該φスキャンにより得られたチャートに現れるピークの本数が前記円板状試料の単位面積当たり２４本／ｃｍ2以下である場合に単結晶シリコン製造用原料として選択する。
【００１８】
さらに、好ましくは、前記面内回転により前記円板状試料の主面上の領域をφスキャンし、前記円板状試料の半径をＲ0（ｍｍ）としたときに、前記ピークの半値幅（度）にδＬ＝２1/2πＲ0／３６０（ｍｍ／度）を乗じて得られる値を不均質結晶粒径（ｍｍ）と定義付け、該不均質結晶粒径が何れも０．５ｍｍ未満のものを単結晶シリコン製造用原料として選択する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る方法で多結晶シリコンの結晶配向度を評価し、これにより良品として選択された多結晶シリコン棒を用いてＦＺ法により結晶育成を行ったり、多結晶シリコンブロックから得られた塊を用いてＣＺ法により結晶育成することにより、部分的な溶融残りの局部的な発生が抑制され、単結晶シリコンの安定的な製造に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】化学気相法で析出させて育成された多結晶シリコン棒からの、Ｘ線回折測定用の板状試料の採取例について説明するための図である。
【図１Ｂ】化学気相法で析出させて育成された多結晶シリコン棒からの、Ｘ線回折測定用の板状試料の採取例について説明するための図である。
【図２】円板状試料からのＸ線回折プロファイルを、いわゆるθ-２θ法で求める際の測定系例の概略を説明するための図である。
【図３】θ-２θのＸ線回折チャートの一例である。
【図４】円板状試料からのＸ線回折プロファイルを、いわゆるφスキャン法で求める際の測定系例の概略を説明するための図である。
【図５】図４に示したφスキャン測定をミラー指数面＜１１１＞、＜２２０＞、＜３１１＞、＜４００＞について行って得られたチャートの一例である。
【図６】円板状試料からのＸ線回折プロファイルを、φスキャン法で求める際の他の測定系例の概略を説明するための図である。
【図７】図６に示したφスキャン測定をミラー指数面＜１１１＞、＜２２０＞、＜３１１＞、＜４００＞について行って得られたチャートの一例である。
【図８】円板状試料からのＸ線回折プロファイルを、φスキャン法で求める際の他の測定系例の概略を説明するための図である。
【図９】シリコン結晶から強いブラッグ反射が得られるミラー指数面＜１１１＞および＜２２０＞について得られたφスキャン・チャートの一例である。
【図１０】不均質結晶粒径を算出する際のδＬの定義を説明するための図である。
【図１１】ピークの半値幅について説明するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
本発明者らは、単結晶シリコンの製造を安定的に行うための多結晶シリコンの品質向上につき検討を進める中で、多結晶シリコン析出時の諸条件により、多結晶シリコン棒中の結晶配向度に差異が生じるという知見を得るに至った。単結晶シリコンとは異なり、多結晶シリコンのブロックは多くの結晶粒を含んでいるが、これら多くの結晶粒はそれぞれがランダムに配向しているものと考えられがちである。しかし、本発明者らが検討したところによれば、多結晶シリコンブロックに含まれる結晶粒は、必ずしも完全にはランダム配向しているわけではない。
【００２３】
多結晶シリコンブロックを粉砕して得られる粉末試料では、個々のシリコン結晶粒は完全にランダム配向しているものとして取り扱うことができる。事実、特定のミラー指数面＜ｈｋｌ＞からのブラッグ反射が検出される位置に粉末試料を配置し、スリットにより定められるＸ線照射領域が粉末試料の全面をスキャンするように試料の中心を回転中心として面内回転させても、ブラッグ反射強度は略一定である。換言すれば、上記ミラー指数面＜ｈｋｌ＞からのブラッグ反射強度は、回転角度依存性を示さない。
【００２４】
これに対し、本発明者らが、化学気相法による析出で育成された多くの異なる多結晶シリコン棒から径方向に垂直な断面を主面とする円板状試料を採取し、上記と同様の手法でミラー指数面＜ｈｋｌ＞からのブラッグ反射強度の回転角度依存性を調べたところ、多結晶シリコン棒の製造条件によって、ミラー指数面＜ｈｋｌ＞からのブラッグ反射強度に回転角度依存性が認められ、回折チャート中にピークが現れることがあり、その形状や本数も製造条件に依存するという事実が認められた。
【００２５】
つまり、多結晶シリコン棒中の結晶粒は必ずしもランダム配向しておらず、結晶配向度（ランダム配向性）は多結晶シリコン析出時の諸条件に依存する。そして、結晶配向度が比較的高い（ランダム配向性が比較的低い）多結晶シリコン棒乃至多結晶シリコン塊を単結晶シリコンの製造用原料として用いると、部分的な溶融残りが局部的に生じることがあり、これが転位発生を誘発して結晶線消失の原因ともなり得ることがわかった。
【００２６】
図１Ａ及び図１Ｂは、シーメンス法などの化学気相法で析出させて育成された多結晶シリコン棒１０からの、Ｘ線回折プロファイル測定用の板状試料２０の採取例について説明するための図である。図中、符号１で示したものは、表面に多結晶シリコンを析出させてシリコン棒とするためのシリコン芯線である。なお、この例では、多結晶シリコン棒の結晶配向度の径方向依存性の有無を確認すべく３つの部位（ＣＴＲ：シリコン芯線１に近い部位、ＥＤＧ：多結晶シリコン棒１０の側面に近い部位、Ｒ／２：ＣＴＲとＥＧＤの中間の部位）から板状試料２０を採取しているが、このような部位からの採取に限定されるものではない。
【００２７】
図１Ａで例示した多結晶シリコン棒１０の直径は概ね１２０ｍｍであり、この多結晶シリコン棒１０の側面側から、直径が概ね２０ｍｍで長さが概ね６０ｍｍのロッド１１を、シリコン芯線１の長手方向と垂直にくり抜く。
【００２８】
そして、図１Ｂに図示したように、このロッド１１のシリコン芯線１に近い部位（ＣＴＲ）、多結晶シリコン棒１０の側面に近い部位（ＥＤＧ）、ＣＴＲとＥＧＤの中間の部位（Ｒ／２）からそれぞれ、多結晶シリコン棒１０の径方向に垂直な断面を主面とする厚みが概ね２ｍｍの円板状試料（２０CTR、２０EDG、２０R/2）を採取する。
【００２９】
なお、ロッド１１を採取する部位、長さ、および本数は、シリコン棒１０の直径やくり抜くロッド１１の直径に応じて適宜定めればよく、円板状試料２０もくり抜いたロッド１１のどの部位から採取してもよいが、シリコン棒１０全体の性状を合理的に推定可能な位置であることが好ましい。
【００３０】
また、円板状試料２０の直径を概ね２０ｍｍとしたのも例示に過ぎず、直径はＸ線回折測定時に支障がない範囲で適当に定めればよい。
【００３１】
本発明に係る多結晶シリコン棒の選択方法では、上述のようにして採取した円板状試料２０をミラー指数面＜ｈｋｌ＞からのブラッグ反射が検出される位置に配置し、スリットにより定められるＸ線照射領域が円板状試料２０の主面上をφスキャンするように円板状試料２０の中心を回転中心として回転角度φで面内回転させ、ミラー指数面＜ｈｋｌ＞からのブラッグ反射強度の円板状試料２０の回転角度（φ）依存性を示すチャートを求め、該チャートに現れるピークの本数に応じて単結晶シリコン製造用原料として選択する。
【００３２】
図２は、円板状試料２０からのＸ線回折プロファイルを、いわゆるθ-２θ法で求める際の測定系例の概略を説明するための図である。スリット３０から射出されてコリメートされたＸ線ビーム４０（Ｃｕ−Ｋα線：波長１．５４Å）は円板状試料２０に入射し、円板状試料２０をＸＹ平面内で回転させながら、試料回転角度（θ）毎の回折Ｘ線ビームの強度を検知器（不図示）で検出して、θ-２θのＸ線回折チャートを得る。
【００３３】
図３は、上記で得られたθ-２θのＸ線回折チャートの例で、ミラー指数面＜１１１＞、＜２２０＞、＜３１１＞、＜４００＞からの強いブラッグ反射がそれぞれ、２θ＝２８．４０°、４７．２４°、５５．９８°、６８．９８°の位置にピークとなって現れる。
【００３４】
図４は、円板状試料２０からのＸ線回折プロファイルを、いわゆるφスキャン法で求める際の測定系の概略を説明するための図である。例えば、円板状試料２０の上記θを、ミラー指数面＜１１１＞からのブラッグ反射が検出される角度とし、この状態で、円板状試料２０の中心から周端に渡る領域にスリットにより定められる細い矩形の領域にＸ線を照射させ、このＸ線照射領域が円板状試料２０の全面をスキャンするように円板状試料２０の中心を回転中心としてＹＺ面内で回転（φ＝０°〜３６０°）させる。
【００３５】
図５は、上記φスキャン測定を、ミラー指数面＜１１１＞、＜２２０＞、＜３１１＞、＜４００＞について行って得られたチャートの一例である。この例では、上記何れのミラー指数面に着目してもブラッグ反射強度は略一定であり、ブラッグ反射強度は回転角φに依存せず、粉末試料と同様のチャートとなっている。つまり、この円板状試料２０は、結晶配向度が低い（ランダム配向性が高い）と判断することができる。
【００３６】
図６は、円板状試料２０からのＸ線回折プロファイルをφスキャン法で求める際の他の測定系例の概略を説明するための図で、この図に示した例では、円板状試料２０の両周端に渡る領域にスリットにより定められる細い矩形の領域にＸ線を照射させ、このＸ線照射領域が円板状試料２０の全面をスキャンするように円板状試料２０の中心を回転中心としてＹＺ面内で回転（φ＝０°〜１８０°）させる。
【００３７】
図７は、上記φスキャン測定を、ミラー指数面＜１１１＞、＜２２０＞、＜３１１＞、＜４００＞について行って得られたチャートの一例で、実質的に、図５に示したものと同じφスキャン・チャートが得られている。
【００３８】
図８は、円板状試料２０からのＸ線回折プロファイルをφスキャン法で求める際のもうひとつの測定系例の概略を説明するための図で、この図に示した例では、円板状試料２０の主面の全体ではなく、内周領域のみにＸ線を照射させ、このＸ線照射領域が円板状試料２０の全面をスキャンするように円板状試料２０の中心を回転中心としてＹＺ面内で回転（φ＝０°〜１８０°）させる。
【００３９】
このようなＸ線照射領域から得られるφスキャン・チャートと、上述の円板状試料２０の主面全体から得られるφスキャン・チャートとの差分を求める等の処理を行うと、円板状試料２０の面内での結晶配向度分布を得ることも可能となる。
【００４０】
尤も、図１Ａ〜１Ｂに示したような態様で採取された円板状試料２０については面内での結晶配向度分布は生じないと考えられるが、本発明に係る結晶配向性の評価は、シーメンス法等により育成された多結晶シリコン棒の選択方法としてのみならず、多結晶シリコンの結晶配向度をＸ線回折法により評価する方法としても有意であることは言うまでもないから、例えば、化学気相法による析出で育成された多結晶シリコン棒の径方向と平行に切り出された円板状試料につき面内での結晶配向度分布を求めることにより、多結晶シリコン棒内での結晶配向性の有無乃至多結晶シリコン棒の口径拡大に伴う結晶配向性の変化等を知ることも可能となる。
【００４１】
上述のとおり、結晶配向度が低い（ランダム配向性が高い）場合、ブラッグ反射強度は回転角φに依存せず、φスキャン・チャート中にはピークは認められず、しかし、異なる条件下で得られた多結晶シリコン棒から採取された円板状試料２０について上記と同様の評価を行うと、φスキャン・チャート中にピークが現れることがある。
【００４２】
図９は、その一例で、シリコン結晶から強いブラッグ反射が得られるミラー指数面＜１１１＞および＜２２０＞について、図８に示した態様の測定により得られたφスキャン・チャートを示している。図中に矢印で示したものはＳ／Ｎ比が３以上のピークであり、全測定回転角φ０°〜１８０°において、ミラー指数面＜１１１＞について０本、ミラー指数面＜２２０＞について２０本のピークがカウントされた。
【００４３】
本発明者らが行った実験結果の詳細については後述するが、本発明者らの検討によれば、上述の方法でカウントされるピークの本数が少ないほど、また、その半値幅が狭いほど、単結晶シリコン製造用の原料として好適である。これは、そのような多結晶シリコンは結晶配向度が低く（ランダム配向性が高く）、かかる多結晶シリコン棒乃至多結晶シリコン塊を単結晶シリコンの製造用原料として用いた場合には、部分的な溶融残りが局部的に生じ難く、その結果、転位発生の誘発に起因する結晶線消失が生じ難いからであると考えられる。
【００４４】
より具体的には、φスキャン・チャートに現れるピークの本数は、ミラー指数面＜１１１＞および＜２２０＞の何れについても、円板状試料の単位面積当たりの換算で２４本／ｃｍ2以下であることが好ましい。
【００４５】
また、円板状試料の半径をＲ0（ｍｍ）としたときに、上記ピークの半値幅（度）にδＬ＝２1/2πＲ0／３６０（ｍｍ／度）を乗じて得られる値を不均質結晶粒径（ｍｍ）と定義付け、該不均質結晶粒径が何れも０．５ｍｍ未満のものを単結晶シリコン製造用原料として選択することが好ましい。なお、この不均質結晶粒径なる用語は、結晶配向度が低い多結晶シリコンでは生じないはずのφスキャン・チャート中に上述のピークを与える結晶粒の仮想の大きさを表現する目的で用いられ、言わば、局所的に配向状態で存在する結晶粒の仮想粒径である。
【００４６】
ここで、上記不均質結晶粒径の算出について説明しておく。
【００４７】
図１０は、不均質結晶粒径を算出する際のδＬ（＝２1/2πＲ0／３６０）の定義を説明するための図で、図中に破線で示した領域は、スリットにより定められるＸ線照射領域である。例えば、図４や図６に示したように、面内回転により円板状試料２０の主面の全領域をφスキャンする場合、円板状試料２０の半径はＲ0（ｍｍ）であるから、その面積Ｓ0はＳ0＝πＲ02であり、その半分の面積Ｓ（＝Ｓ0／２）となる内側領域の半径ＲはＲ＝Ｒ0／２1/2である。
【００４８】
スリットにより定められるＸ線照射領域は矩形であるため、半径Ｒよりも外側の領域は、半径Ｒよりも内側の領域よりも早くスキャンされることとなるが、半径Ｒの円周上のスキャン速度は丁度両者の中間に当たると考えてよい。そこで、本発明では、この半径Ｒの円周上のスキャン速度を基準として取り扱うこととし、これに基づいて上記不均質結晶粒径を算出する。
【００４９】
半径Ｒの円周は２πＲであり、これを３６０°で除した値δＬ（１°当たりの線分）はδＬ＝２πＲ／３６０°＝２1/2πＲ0／３６０°となる。
【００５０】
図１１のようなピークがあった場合、最大強度ｈの１／２を与える回転角度φの範囲が半値幅Δであるとすると、このピーク半値幅Δに上記δＬ（＝２1/2πＲ0／３６０）を乗じて得られる値を不均質結晶粒径と定義付ける。
【００５１】
本発明の方法によれば、ピークの本数から溶融残りを局部的に生じ易い配向領域密度が、また、上記不均質結晶粒径からその大きさが評価できる。そして、このような配向領域を含む多結晶シリコン棒乃至多結晶シリコン塊を予め単結晶シリコン製造用原料から排除することにより、単結晶シリコンの安定的製造に寄与することが可能となる。
【００５２】
なお、上述の説明では面内回転により円板状試料２０の主面の全領域をφスキャンする場合を想定したが、例えば図８に示したように、円板状試料２０の主面の全体ではなく、内周領域のみにＸ線を照射させ、このＸ線照射領域が円板状試料２０の全面をスキャンするように円板状試料２０の中心を回転中心としてＹＺ面内で回転（φ＝０°〜１８０°）させた場合にも、上記不均質結晶粒径は定義付けすることができる。この場合には、上記Ｒ0（ｍｍ）の値として、φスキャン領域である円形Ｘ線照射領域の半径を採用すればよい。
【００５３】
ところで、本発明者らの検討によれば、特許文献２に開示されているような目視観察では結晶粒が確認されない多結晶シリコンであっても、これを原料として単結晶シリコンを製造すると転位発生の誘発に起因する結晶線消失を生じる場合があるが、後述するように、本発明の方法によれば、係る結晶線消失の程度は顕著に低くなり、本発明の方法が高い定量性と再現性を有していることが確認された。
【００５４】
特に、φスキャン・チャートに現れるピークの本数が、ミラー指数面＜１１１＞および＜２２０＞の何れについても、円板状試料の単位面積当たりの換算で２４本／ｃｍ2以下であり、かつ、ピーク半値幅から算出される不均質結晶粒径が何れも０．５ｍｍ未満の多結晶シリコン棒を原料としてＦＺ法で単結晶シリコンを製造した場合、１回のＦＺ処理で結晶線消失がない単結晶シリコンロッドが得られた。また、このような多結晶シリコン棒を破砕して得られたシリコン塊を原料としてＣＺ法で単結晶シリコンの育成を行った場合にも、結晶線の消失は認められなかった。
【実施例】
【００５５】
異なる析出条件下で育成された多結晶シリコン棒を４本準備した。これらの多結晶シリコン棒（シリコン棒Ａ〜Ｄ）のそれぞれにつき、図１Ａおよび１Ｂで示した３つの部位から、厚みが概ね２ｍｍの円板状試料（２０CTR、２０EDG、２０R/2）を採取し、図６に示した測定系により、ミラー指数面＜１１１＞及び＜２２０＞のφスキャン・チャートを得た。なお、円板状試料２０の直径は約２０ｍｍである。
【００５６】
これらの多結晶シリコン棒から得られた円板状試料毎のピーク本数（単位面積当たりに換算）およびこれらのピークから算出された不均質結晶粒径のうちの最大値（最大粒径）、並びに、多結晶シリコン棒を用いてＦＺ法による単結晶シリコンロッドの育成を行った際の結晶線消失の有無を表１に纏めた。
【００５７】
【表１】
0005828795.tif 000002
【００５８】
表１に示したとおり、シリコン棒ＡおよびＢにおいてはＦＺ法による単結晶シリコンロッドの育成を行った際の結晶線消失は認められなかった一方、シリコン棒ＣおよびＤにおいて結晶線消失が生じている。
【００５９】
結晶線消失を生じさせなかった多結晶シリコン棒は、ピーク本数が最も多くカウントされた円板状試料（シリコン棒Ｂの２０EDG）でも単位面積当たり２４本である。また、０．５ｍｍ以上の不均質結晶粒径は、何れの円板状試料からも確認されていない。
【００６０】
これに対し、結晶線消失を生じさせた多結晶シリコン棒からは、単位面積当たりのピーク本数が２４本を超える円板状試料が採取されており、また、多結晶シリコン棒Ｄからは０．５ｍｍ以上の不均質結晶粒径が確認されている。
【００６１】
これらの結果より、φスキャン・チャートに現れるピークの本数が円板状試料の単位面積当たり２４本／ｃｍ2以下であること、また、不均質結晶粒径が何れも０．５ｍｍ未満であることを、単結晶シリコン製造用原料として選択する基準とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、単結晶シリコン製造用原料として好適な多結晶シリコンを高い定量性と再現性で選別し、単結晶シリコンの安定的製造に寄与する技術を提供する。
【符号の説明】
【００６３】
１  シリコン芯線
１０  多結晶シリコン棒
１１  ロッド
２０  板状試料
３０  スリット
４０  Ｘ線ビーム
【図１Ａ】
0005828795.tif 000003
【図１Ｂ】
0005828795.tif 000004
【図９】
0005828795.tif 000005
【図１０】
0005828795.tif 000006
【図１１】
0005828795.tif 000007
【図２】
0005828795.tif 000008
【図３】
0005828795.tif 000009
【図４】
0005828795.tif 000010
【図５】
0005828795.tif 000011
【図６】
0005828795.tif 000012
【図７】
0005828795.tif 000013
【図８】
0005828795.tif 000014